Ein neuartiges, widerstandsfähiges photomechanisches Material wandelt Lichtenergie in mechanische Arbeit um, ohne dass Wärme entsteht, also ein nutzloses Nebenprodukt. Laut den Entwicklern der University of Colorado lässt es sich nutzen, um Objekte aus der Ferne mit Antriebsenergie zu versorgen, etwa eine Drohne, deren Rotoren von einem Laserstrahl angetrieben werden. Die Bordbatterie wird dann zugunsten von Nutzlast wie Sensoren obsolet. Das System könnte in Robotik, Luft- und Raumfahrt sowie biomedizinischen Geräten genutzt werden.
"Wir schalten sozusagen den Mittelsmann aus und wandeln Lichtenergie direkt in mechanische Verformung um", so Entwicklungsleiter Ryan Hayward. Mit "Mittelsmann" meint er beispielsweise elektrische Energie, die mit Solarzellen erzeugt wird und in mechanische Arbeit umgewandelt wird. Systeme für das Wärmemanagement sowie schwere elektrische Komponenten lassen sich somit effektiv vermeiden.
Das Material besteht aus winzigen organischen Kristallen, die sich bei Lichteinwirkung verbiegen. Den Wissenschaftlern nach stellt dies eine vielversprechende Alternative zu elektrisch angetriebenen Aktuatoren dar. "Es reagiert schnell, hält lange und kann im Vergleich zum Eigengewicht sehr schwere Objekte bewegen", schwärmt Hayward.
Der neue Ansatz besteht darin, winzige organische Kristalle in ein Polymermaterial einzubetten, das aufgrund seiner winzigen Löcher einem Schwamm ähnelt. Die Ausrichtung der Kristalle ermöglicht es ihnen, Aufgaben auszuführen, wenn sie Licht ausgesetzt sind, wie das Anheben von Gegenständen. Wenn das Material seine Form ändert, arbeitet es wie ein Motor oder ein Aktuator. Die Kristalle können Objekte bewegen, die viel größer und schwerer sind als sie selbst.
Der Kristallstreifen mit einem Gewicht von 0,02-Milligramm hebt beispielsweise erfolgreich eine 20-Milligramm-Nylonkugel an, also das 10.000-Fache seiner eigenen Masse. Jetzt will das Team die Kontrolle über die Bewegung des Materials verbessern. Derzeit lässt es sich durch Licht nur Verbiegen und kehrt in den ursprünglichen Zustand zurück, wenn die Lichtquelle versiegt. Zudem wollen die Forscher die Menge an erzeugter mechanischer Energie im Vergleich zur Lichtenergie maximieren.
